abaqus熱變形
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-02-27
abaqus熱變形的視頻教程
abaqus通過子結構實現大跨距橋梁熱變形分析
Abaqus中的子結構功能可以通過縮減結構自由度，幫助減小分析模型規模，節約計算時間。本視頻介紹了如何通過子結構功能實現大跨距橋梁的熱變形分析。
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abaqus熱變形的實例教程
某袋除塵殼體結構選型如下：
箱體板厚5mm
箱體角柱：角鋼L90*56*8
箱體加強筋：角鋼L90*56*6
花板厚6mm
花板下加強筋：橫向為扁鋼80*6，縱向為扁鋼100*6
箱體中間支撐管：鋼管Φ60*5
圖1 袋除塵殼體結構示意圖
2、 建立模型
按照殼體結構示意圖建立幾何模型如圖2所示。
圖2 建立幾何模型
三、約束條件及載荷
立柱底部約束如圖3所示。
圖3 立柱底部邊界約束
載荷：
（1）自重（軟件考慮）；
（2） 頂部載荷：檢修載（按400kg/m2）；
（3） 花板處載荷：濾袋、濾籠、濾袋積灰（積灰厚度按5mm）共3.06t；
（4） 灰斗積灰重：滿灰9.6t；
（5） 保溫載荷：按25kg/m2；
（6） 負壓11000Pa或正壓8000Pa兩種工況分別施加；
（7） 煙道及檢修平臺載荷：上煙道（出氣端）900kg，下煙道（進氣端）
400kg，上中下三層檢修平臺檢修載荷均為400×2.85×3.25=3705kg。
注：此項載荷殼體和鋼支架各占一半。
（8） 灰斗卸灰口載荷（方向按照幾何模型坐標系）：FX=4700N，FY=3500N，FZ=-4700N，MX=3690N.m，MY=4800N.m，MZ=5540N.m。
（9） 頂部牛腿處檢修荷載：單個牛腿處載荷為1t，頂板為260×260，轉化為面壓添加，面壓為1×10×1000/260/260=0.148N/mm2。
下圖4所示為載荷添加圖示：
（a）負壓11000Pa （b）正壓8000Pa （c）花板處載荷
展開 ——科研到工程：Abaqus Goldak 雙橢球 + FROM FILE 實現可復現實驗結果（含 Goldak 熱源 DFLUX ）
適用人群：做焊接/鍵合殘余應力/變形預測、增材制造熱-力場分析的工程師與研究生
代碼環境：Abaqus/CAE 2019（Python 2.7），Abaqus/Standard（DFLUX Fortran 子程序）
本文提供 兩個腳本（Abaqus/CAE Python 自動網格建模腳本 + Fortran DFLUX 熱源子程序）梳理成一套可復用的 有限元計算流程：
從物理到實現 的清晰鏈路：能量輸入 → 傳熱 → 溫度–時間歷程 → FROM FILE 映射 → 彈塑性力學響應；
建模與求解流程：幾何、分區、網格、邊界、步長、輸出與文件命名；
Goldak 雙橢球熱源與熱力耦合理論： 在 DFLUX 中的實現原理與關鍵參數；
目錄
- 用 Abaqus 做焊接/鍵合熱-力耦合的“一鍵批量建模與計算”
- 目錄
- 1. 為什么要做焊接/鍵合熱-力耦合？
- 2. Goldak 雙橢球熱源與能量守恒
- 3. 總體流程與工程目錄
- 4. 熱分析建模要點（Thermal）
- 5. 力學分析建模要點（Mechanical）
- 6. 自動化批量建模腳本（Python，最終版）
- 7. DFLUX：Goldak 體熱源子程序（Fortran）
- 8. 模型驗證
- 9. 參考參數與推薦文獻
1. 為什么要做焊接/鍵合熱-力耦合？
焊接/鍵合是強非線性、強非穩態的多物理場過程：移動熱源瞬時把能量輸入到極小體積，熱擴散與對流/輻射把能量帶走，材料在不同溫度區間內經歷彈性–塑性–循環硬化乃至回復。
展開 圖1 袋除塵煙道結構及其支座、除塵器支座設置示意圖
建立模型
由于進氣煙道與殼體之間沒有膨脹節，因此需要考慮殼體的熱膨脹對煙道的影響，殼體已經過計算滿足要求，本模型無需建立加強筋等部件，如圖2所示。出氣煙道與除塵器之間設置有膨脹節，故單獨建立出氣煙道模型，如圖3所示。
圖2 建立進氣煙道及除塵器殼體幾何模型
圖3 建立出氣煙道幾何模型
約束條件
進氣煙道支座及除塵器支座約束如圖4所示，其中標記的為固定約束，未標記的除塵器支座及煙道支座均為滑動約束。出氣煙道支座約束如圖5所示。
圖4 進氣煙道及除塵器支座約束
圖5 進出氣煙道支座約束
載荷：
（1）自重；
（2）經過多次計算后得出的進氣煙道口載荷限值（方向按照幾何模型坐標系）：載荷如下：FX=-15000N，FY=8000N，FZ=-15000N，MX=136125N.m，MY=117975N.m，MZ=90750N.m。載荷添加如圖6所示。
圖6 進氣煙道口載荷添加（集中力及彎矩）
（3）經過多次計算后得出的煙道口載荷限值（方向按照幾何模型坐標系）：載荷如下：FX=-33000N，FY=18000N，FZ=-33000N，MX=136125N.m，MY=117975N.m，MZ=90750N.m。載荷添加如圖7所示。
圖7 煙道口載荷添加（集中力及彎矩）
(4) 袋除塵本體進出口經過多次計算后得出的出氣煙道口載荷限值（方向按照總圖坐標系）：載荷如下：FX=-12210N，FY=9160N，FZ=-12210N，MX=50365N.m，MY=43650N.m，MZ=33575N.m。載荷添加如圖下圖所示。
本體進出口載荷添加
計算結果
展開 在烤漆過程中，烤漆時間過短會造成車身局部未完全烘干，時間過長則可能會造成白車身變形過大等問題。
實際過程中，為了研究上述問題的解決方法，可以使用有限元分析的方法對烤漆過程進行模擬和預測，進而幫助涂裝工藝師判斷涂裝過程中所需要的烤漆時間。
Theseus-FE軟件是德國P+Z公司出版的一款專門模擬車身熱問題的軟件，對于烤漆模擬都已進行了很好的應用，德國大眾等公司均采用此軟件對電泳和烤漆過程進行了模擬，并得到了相當理想的結果。
烤漆分析模型及實驗對比
2、THESEUS-FE烤漆功能模塊介紹
Theseus-FE4.0版本新增加OVEN烤漆模塊功能，專門用來模擬汽車在烘房內的溫度變化。烤漆模塊使用專門的THESEUS-FE求解器和GUI界面。
Oven模塊的用途是快速模擬汽車上油漆和膠黏劑的烘干過程。Oven模塊中可包含多個車身加熱段，稱之為Oven sectors。烤漆過程中，還可模擬墻壁上噴管Nozzles向車身噴射熱空氣的影響。
烤漆過程示例
烤漆分析結束后，可使用Theseus-FE的Transformer工具將所得溫度結果輸出為ABAQUS可用格式，使用ABAQUS模擬計算車身熱變形。
烤漆分析流程
3、烤漆分析結果可達到的精度及結果表達方式
烤漆分析目的為獲取汽車烘干過程中的溫度變化，需采用前處理軟件進行網格劃分，進而進行烤漆計算得出車身溫度變化，也可將溫度結果輸出為ABAQUS等有限元軟件可用格式，進而進行熱變形模擬。
廠家計算結果溫度誤差可控制在2~4℃。
結果表達方式：車身溫度隨時間的變化情況。
烤漆分析結果對比
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本文提供 兩個腳本（Abaqus/CAE
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箱體板厚5mm
箱體角柱：角鋼L90*56*8
箱體加強筋：角鋼L90*56*6
花板厚6mm
花板下加強筋：橫向為扁鋼80*6，縱向為扁鋼100*6
箱體中間支撐管：鋼管Φ60*5
圖1 袋除塵殼體結構示意圖
2、 建立模型
按照殼體結構示意圖建立幾何模型如圖2所示。
煙道結構
煙道壁厚5mm，圖1為煙道結構及其支座示意圖、除塵器支座設置示意圖。
圖1 袋除塵煙道結構及其支座、除塵器支座設置示意圖
建立模型
由于進氣煙道與殼體之間沒有膨脹節，因此需要考慮殼體的熱膨脹對煙道的影響，殼體已經過計算滿足要求，本模型無需建立加強筋等部件，如圖2所示。出氣煙道與除塵器之間設置有膨脹節，故單獨建立出氣煙道模型
若沒有第三方軟件協助，一個模型成百上千的代碼是多么的令人抓狂
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“仿真社”征稿啦，長期有效，內容為有關有限元仿真方面的案例，字數400-800之間，操作軟件不限（Abaqus、
烤漆過程示例
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